[發(fā)明專利]一種IGCC電站耦合水電解設(shè)備系統(tǒng)及其運(yùn)行方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110170147.5
• 申請日: 2021-02-05
• 公開（公告）號: CN112981439A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊豫森;周賢;王保民;姚國鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司
• 主分類號: C25B9/19
• 分類號: C25B9/19;C25B9/60;C25B9/65;C25B1/04;C25B15/02;C25B9/67;H02J3/24;H02J3/28;H02J3/46
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 王艾華

本發(fā)明公開一種IGCC電站耦合水電解設(shè)備系統(tǒng)及運(yùn)行方法，包括IGCC電站常規(guī)設(shè)備、水電解設(shè)備及其供電線路、氧氣供應(yīng)管道、氫氣供應(yīng)管道、氫氣儲罐及氧氣儲罐，所述水電解設(shè)備的供電線路連接IGCC電站電能輸出端及電網(wǎng)，所述水電解設(shè)備利用IGCC電站所發(fā)出的電力或電網(wǎng)輸送的電力電解水制取氫氣及氧氣；所述水電解設(shè)備的氧氣供應(yīng)管道連接煤氣化爐的供氧管道，利用水電解設(shè)備產(chǎn)生的氧氣部分替代空分裝置制取的氧氣；利用水電解設(shè)備可隨時快速改變供電功率和負(fù)荷的特性，滿足電網(wǎng)對IGCC電站的調(diào)峰調(diào)頻負(fù)荷需求；水電解設(shè)備產(chǎn)生的氧氣用于煤氣化爐，減少氣化爐用氧的成本，也降低空分系統(tǒng)的運(yùn)行成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于IGCC發(fā)電領(lǐng)域，具體涉及一種IGCC電站耦合水電解設(shè)備系統(tǒng)及其運(yùn)行方法。

背景技術(shù)

全球氣候問題越來越引起人們的高度關(guān)注，以低能耗、低排放、低污染為特征的“低碳經(jīng)濟(jì)”成為全球政治經(jīng)濟(jì)博弈的熱點(diǎn)。我國電力供應(yīng)主要以煤電為主，為降低煤煙型污染，大力發(fā)展燃煤技術(shù)是提高煤炭使用效率、減少污染、經(jīng)濟(jì)可行的研究方向。IGCC發(fā)電技術(shù)既具有聯(lián)合循環(huán)的高效率，又解決了燃煤發(fā)電帶來的環(huán)境污染問題。

IGCC是把煤氣化和燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)系統(tǒng)有機(jī)集成的一種潔凈煤發(fā)電技術(shù)。在IGCC系統(tǒng)中，煤碳經(jīng)過氣化變成中低熱值煤氣，經(jīng)凈化處理后，通過除掉煤氣所含有的硫化物、氮化物、粉塵等雜質(zhì)，變成干凈的氣體燃料，送入燃?xì)廨啓C(jī)中，在燃燒室里進(jìn)行燃燒，煤氣燃燒后驅(qū)動燃?xì)馔钙阶龉Πl(fā)電，利用高溫排氣在余熱鍋爐中產(chǎn)生的蒸汽驅(qū)動汽輪機(jī)做功發(fā)電。

IGCC發(fā)電機(jī)組在變負(fù)荷運(yùn)行工況下，系統(tǒng)將會受到氣化裝置、空分裝置等設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行能力的限制，特別是現(xiàn)有的空分裝置的變負(fù)荷能力非常有限，造成IGCC發(fā)電機(jī)組無法響應(yīng)電網(wǎng)的調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)的要求，調(diào)峰的深度和響應(yīng)速率滿足不了電網(wǎng)要求，調(diào)頻的響應(yīng)速率和調(diào)頻深度都十分有限，因此，急需找到一個能夠增加IGCC發(fā)電廠及機(jī)組變負(fù)荷適應(yīng)性的技術(shù)。

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：CN106285944B一種利用空分系統(tǒng)儲能的IGCC電站調(diào)峰裝置及方法

該方法雖然利用空分系統(tǒng)儲能部分實(shí)現(xiàn)了IGCC電站調(diào)峰能力的增強(qiáng)，但由于空分系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，而且儲能是以液氧形式實(shí)現(xiàn)，無法利用空分系統(tǒng)和液氧儲能實(shí)現(xiàn)分鐘級別甚至秒級別的功率變化和負(fù)荷響應(yīng)，因此，無法實(shí)現(xiàn)IGCC電站響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻的要求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種IGCC電站耦合水電解設(shè)備系統(tǒng)及其運(yùn)行方法，利用水電解設(shè)備可隨時快速改變供電功率和負(fù)荷的特性，實(shí)現(xiàn)IGCC電站響應(yīng)電網(wǎng)調(diào)頻的要求。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種IGCC電站耦合水電解設(shè)備系統(tǒng)，包括IGCC電站常規(guī)設(shè)備：煤炭預(yù)處理裝置、煤氣化爐、空分裝置、燃?xì)廨啓C(jī)、余熱鍋爐、燃機(jī)發(fā)電機(jī)、汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)及送變電模塊，還包括水電解設(shè)備及其供電線路、氧氣供應(yīng)管道、氫氣供應(yīng)管道、氫氣儲罐及氧氣儲罐，所述水電解設(shè)備的供電線路連接IGCC電站電能輸出端及電網(wǎng)，所述水電解設(shè)備利用IGCC電站所發(fā)出的電力或電網(wǎng)輸送的電力電解水制取氫氣及氧氣；所述水電解設(shè)備的氧氣供應(yīng)管道連接煤氣化爐的供氧管道，利用水電解設(shè)備產(chǎn)生的氧氣部分替代空分裝置制取的氧氣，或送入氧氣儲罐進(jìn)行儲存。

IGCC電站耦合水電解設(shè)備系統(tǒng)還包括調(diào)峰調(diào)頻控制模塊，所述調(diào)峰調(diào)頻控制模塊連接IGCC電站電能輸出的控制端，所述調(diào)峰調(diào)頻控制模塊控制發(fā)電機(jī)輸送給水電解設(shè)備的電負(fù)荷功率的增加或減少，響應(yīng)電網(wǎng)對IGCC電站的調(diào)峰調(diào)頻負(fù)荷需求。

所述水電解設(shè)備的供電線路通過送變電及供電模塊連接IGCC電站電能輸出端、電網(wǎng)、廠用電供電及升壓變壓器供電，即水電解設(shè)備的電力來源有發(fā)電機(jī)出口母線供電、廠用電供電和主升壓變壓器供電及電網(wǎng)下電供電中的任意一種或組合。

水電解設(shè)備的氫氣供應(yīng)管道連通氫氣儲罐或送入煤氣化爐。